周宇豐

摘 要：汽輪機組作為發(fā)電廠重要組成部分其異常振動對于整個發(fā)電系統(tǒng)都有著重要的影響，文中就汽輪機異常振動的分析與排除進行了簡要的論述。

關(guān)鍵詞：汽輪機；異常振動；分析與排除

汽輪機作為發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分，其故障率的減少對于整個系統(tǒng)都有著重要的意義。由于其運行時間長、關(guān)鍵部位長期磨損等原因，汽輪機組故障時常出現(xiàn)，這嚴(yán)重影響了發(fā)電機組的正常運行。汽輪機組異常振動是汽輪機常見故障中較為復(fù)雜的一種故障。由于機組的振動往往受多方面的影響，只要跟機本體有關(guān)的任何一個設(shè)備或介質(zhì)都會是機組振動的原因，比如進汽參數(shù)、疏水、油溫、油質(zhì)等等。因此，針對汽輪機異常震動原因的分析就顯得尤為重要，只有查明原因才能對癥維修。

1 汽輪機組常見異常震動的分析與排除

引起汽輪機組異常振動的主要原因有以下幾個方面，汽流激振、轉(zhuǎn)子熱變形、摩擦振動等。針對著三個主要方面以下進行了詳細的論述。

1、汽流激振現(xiàn)象與故障排除 汽流激振有兩個主要特征：一是應(yīng)該出現(xiàn)較大量值的低頻分量；二是振動的增大受運行參數(shù)的影響明顯，如負荷，且增大應(yīng)該呈突發(fā)性。其原因主要是由于葉片受不均衡的氣體來流沖擊就會發(fā)生汽流激振；對于大型機組，由于末級較長，氣體在葉片膨脹末端產(chǎn)生流道紊亂也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象；軸封也可能發(fā)生汽流激振現(xiàn)象。針對汽輪機組汽流激振的特征，其故障分析要通過長時間（一年以上）記錄每次機組振動的數(shù)據(jù)，連同機組滿負荷時的數(shù)據(jù)記錄，做出成組曲線，觀察曲線的變化趨勢和范圍。通過改變升降負荷速率，從5T/h到50/h的給水量逐一變化的過程，觀察曲線變化情況。通過改變汽輪機不同負荷時高壓調(diào)速汽門重調(diào)特性，消除氣流激振。簡單的說就是確定機組產(chǎn)生汽流激振的工作狀態(tài)，采用減低負荷變化率和避開產(chǎn)生汽流激振的負荷范圍的方式來避免汽流激振的產(chǎn)生。

2、轉(zhuǎn)子熱變形導(dǎo)致的機組異常振動特征、原因及排除 轉(zhuǎn)子熱變形引發(fā)的振動特征是一倍頻振幅的增加與轉(zhuǎn)子溫度和蒸汽參數(shù)有密切關(guān)系，大都發(fā)生在機組冷態(tài)啟機定速后帶負荷階段，此時轉(zhuǎn)子溫度逐漸升高，材質(zhì)內(nèi)應(yīng)力釋放引起轉(zhuǎn)子熱變形，一倍頻振動增大，同時可能伴隨相位變化。由于引起了轉(zhuǎn)子彎曲變形而導(dǎo)致機組異常振動。轉(zhuǎn)子永久性彎曲和臨時性彎曲是兩種不同的故障，但其故障機理相同，都與轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心類似，因而都會產(chǎn)生與質(zhì)量偏心類似的旋轉(zhuǎn)矢量激振力。與質(zhì)心偏離不同之處在于軸彎曲會使兩端產(chǎn)生錐形運動，因而在軸向還會產(chǎn)生較大的工頻振動。另外，轉(zhuǎn)軸彎曲時，由于彎曲產(chǎn)生的彈力和轉(zhuǎn)子不平衡所產(chǎn)生的離心力相位不同，兩者之間相互作用會有所抵消，轉(zhuǎn)軸的振幅在某個轉(zhuǎn)速下會有所減小，即在某個轉(zhuǎn)速上，轉(zhuǎn)軸的振幅會產(chǎn)生一個“凹谷”，這點與不平衡轉(zhuǎn)子動力特性有所不同。當(dāng)彎曲的作用小于不衡量時，振幅的減少發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以下；當(dāng)彎曲作用大于不平衡量時，振幅的減少就發(fā)生在臨界轉(zhuǎn)速以上。針對轉(zhuǎn)子熱變形的故障處理就是更換新的轉(zhuǎn)子以減低機組異常振動。沒有了振動力的產(chǎn)生機組也就不會出現(xiàn)異常振動。

3、 摩擦振動的特征、原因與排除 摩擦振動的特征：一是由于轉(zhuǎn)子熱彎曲將產(chǎn)生新的不平衡力，因此振動信號的主頻仍為工頻，但是由于受到?jīng)_擊和一些非線性因數(shù)的影響，可能會出現(xiàn)少量分頻、倍頻和高頻分量，有時波形存在“削頂”現(xiàn)象。二是發(fā)生摩擦?xí)r，振動的幅值和相位都具有波動特性，波動持續(xù)時間可能比較長。摩擦嚴(yán)重時，幅值和相位不再波動，振幅會急劇增大。三是降速過臨界時的振動一般較正常升速時大，停機后轉(zhuǎn)子靜止時，測量大軸的晃度比原始值明顯增加。摩擦振動的機理：對汽輪機轉(zhuǎn)子來講，摩擦可以產(chǎn)生抖動、渦動等現(xiàn)象，但實際有影響的主要是轉(zhuǎn)子熱彎曲。動靜摩擦?xí)r圓周上各點的摩擦程度是不同的，由于重摩擦側(cè)溫度高于輕摩擦側(cè)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子徑向截面上溫度不均勻，局部加熱造成轉(zhuǎn)子熱彎曲，產(chǎn)生一個新的不平衡力作用到轉(zhuǎn)子上引起振動。

2 關(guān)于汽輪機異常振動故障原因查詢步驟的分析

生產(chǎn)中經(jīng)常遇到瓦蓋振、軸振的異常變化，引起振動異常的原因很多。根據(jù)振動產(chǎn)生的集中原因，在查找振動主要來源時要注意下面幾個要素：振動的頻率是1X，2X，1/2X等。振動的相位是否有變化及相鄰軸承相位的關(guān)系。振動的穩(wěn)定性如何（指隨轉(zhuǎn)速、負荷、溫度、勵磁電流、時間、等的變化是否變化）。例如汽輪機轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡會有下列現(xiàn)象：升速時振動與轉(zhuǎn)速的二次方成正比，轉(zhuǎn)速高振動大。特別過臨界時振動比以往大得多。振動的頻率主要是1X。振動的相位一般不變化及相鄰軸承相位出現(xiàn)同相或反相。振動的穩(wěn)定性好（在振動沒有引起磨擦的情況下），且重復(fù)性好。根據(jù)振動特征與日常檢測維修記錄多方面分析，找出故障原因最終排除。另外對于一些原本設(shè)計上有通病的機組，要做好心理準(zhǔn)備并牢記其故障點，一旦出現(xiàn)情況首先要檢查設(shè)計缺陷部件。

3 汽輪機運行期間發(fā)生的事故隱患和事故提出一些粗淺的建議

1、#1機組在正常運行期間，經(jīng)分析循環(huán)水量偏大，在對本機循環(huán)水入口門開度進行調(diào)整時，造成循環(huán)水中斷，汽輪機真空急劇下降，控制室操作盤緊急停機電磁解脫閥開關(guān)不起作用，連續(xù)三次不能做到打閘停機，切斷主蒸汽進入汽缸造成背壓升高，低壓缸安全門爆破的重大設(shè)備損壞事故。這就提醒我們在任何操作中都要謹慎小心，嚴(yán)格按規(guī)程來執(zhí)行。

2、#2在正常運行期間，由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子冷卻水盤根漏泄大，申請停機換盤根，由于盤根清理不干凈，在加盤根時，又使勁往里加，造成從間隙漏入盤根沫進入發(fā)電機線圈水道中，造成兩根管堵塞現(xiàn)象，在機組啟動后負荷加至80MW負荷后發(fā)電機發(fā)生強烈振動，后停機處理后一切恢復(fù)正常。

3、#2發(fā)電機機組滑環(huán)，經(jīng)常發(fā)生冒火花現(xiàn)象，但經(jīng)大、小修處理后仍然沒有徹底解決，致使造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子環(huán)火電路短接，將轉(zhuǎn)子燒出兩個大洞，最后發(fā)電機轉(zhuǎn)子返制造廠進行大修。

4、#2機組在運行中多次發(fā)生調(diào)速汽門卡澀，后檢查發(fā)現(xiàn)調(diào)速汽門凸輪架軸承套磨損嚴(yán)重，齒板穩(wěn)定架偏移，造成調(diào)速系統(tǒng)卡澀后，脈動油壓偏高。在正常運行中要細心，認真才能發(fā)現(xiàn)問題，做到及時處理。

5、#1爐過熱器管漏泄，#1機申請停機，此次停機末采取滑參數(shù)停機，而是采用額定參數(shù)停機，停機后缸溫很高，達到488℃/466℃從打閘停機盤車運行5小時后，高壓缸上下缸溫差最大近100℃，負差脹增加到1.65mm盤車電流也有所增加，高壓缸前軸封有清晰的摩擦聲，對本機所有高壓缸汽源系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)二段抽汽母管門仍有漏汽排出，進行處理后，控制了高壓缸負差脹增長，溫差減小至86℃。

6、#1機組停機消缺后啟動，另一臺機組也在停運，沒有軸封供汽，就采用主蒸汽至軸封減溫減壓器供軸封，但沒有減溫水，機組啟動沖轉(zhuǎn)至1200r/min時，機組高壓缸發(fā)生強烈振動，降速暖機后仍發(fā)生強烈振動，后將軸封供汽切換至由啟動鍋爐來汽供后，升速時再末發(fā)生振動。

7、#0機調(diào)速馬達由于電氣開關(guān)粘連造成減負荷方向旋轉(zhuǎn)，將同步器絲桿退出55mm，引起#0機調(diào)速汽門關(guān)閉，同步器失靈，保護動作停機。在發(fā)生此類事故時，值班員應(yīng)迅速的做好手電動的切換，以使事故擴大。

8、#3給水泵有工作需切換為#2給水泵運行，在切換過程中，值班員精力不集中，錯誤地斷開了#1給水泵操作開關(guān)，造成給水壓力下降至11.5Mpa，后經(jīng)緊急搶合，恢復(fù)正常。

汽輪機異常振動時汽輪機運行過程中不可避免的故障，同時也是較為常見的故障。在進行此類故障排除時，不能急于拆解機組，首先要根據(jù)故障特征進行故障分析，確定故障點后查看機組維修記錄，確認故障點零部件情況。如故障點零部件為剛剛檢修過并更換，因再次確認故障點，確認為改點后進行拆解。一般來講短期內(nèi)進過維護保養(yǎng)的部件出現(xiàn)故障的幾率遠遠小于維護時間長的部件。因此，在進行汽輪機異常振動原因分析時要格外注意。